CN116042027A - 一种用于航空航天装备耐温型涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于航空航天装备耐温型涂料，其包括的组分及重量百分比为：利用硅烷偶联试剂改性的纳米石墨烯网状复合材料0.5%～10%、含氟新型大分子偶联剂0.1%～5%、磷酸锌1%～5%、聚酯1%～10%和氟碳涂料60～95%。本发明的用于航空航天装备耐温型涂料，石墨烯材料在复合涂料形成的涂覆层中能形成可畅通导电导热的网状结构，而涂料母体成分能均匀良好的分散在网状结构中，最终形成细密、粘附力强的涂覆层，涂装后的涂覆层内部具有良好的电、热传导网络，因而具有良好的导热散热性，耐温可达‑50℃～70℃，对航空航天装备进行涂装后，可满足在极端温度条件下的装备应用。

Description

一种用于航空航天装备耐温型涂料
技术领域
本发明涉及一种耐温型涂料，特别是涉及一种用于航空航天装备耐温型涂料。
背景技术
我国航空航天快速成长，市场需求量巨大，其配套装饰防护涂料产品用量也逐年增加，进口产品价格高，增加了产品制造成本和维修成本，大规模采用进口产品无形中增加了加工制造成本和维修成本。因此我们尽快开发并生成出我们自由技术航空航天装备耐温型新材料。
中国用于飞机制造和维修用涂料大部分依赖进口，大规模采购进口产品势必对我国民族产业的发展造成一定的冲击影响。因而迫切需要研发一种用于航空航天装备的耐极端温度条件、具有良好导热散热性的复合涂装新材料。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中所述的现有技术中的涂装材料无法满足航空航天装备所需的极端温度条件的问题，提供一种能够解决这些问题的用于航空航天装备耐温型涂料。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于航空航天装备耐温型涂料，其包括的组分及重量百分比为：其包括的组分及重量百分比为：利用硅烷偶联试剂改性的纳米石墨烯网状复合材料0.5％～10％、含氟新型大分子偶联剂0.1％～5％、磷酸锌1％～5％、聚酯1％～10％和氟碳涂料60～95％。
在上述方案中，所述硅烷偶联剂为550、560、570中的一种或几种。
在上述方案中，所述纳米石墨烯网状复合材料为石墨烯/硅酸纳米线网状的石墨烯粉体材料。
在上述方案中，所述纳米石墨烯网状复合材料中，硅烷偶联剂与纳米石墨烯材料的重量比为1：20-1：50。
在上述方案中，所述含氟新型大分子偶联剂是采用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸丁酯、含氟甲基丙烯酸酯制成的含氟新型大分子偶联剂，用于对纳米石墨烯网状复合材料进行进一步的包覆，其中甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的重量百分比为1-50％，甲基丙烯酸丁酯的重量百分比为1-50％，含氟甲基丙烯酸酯的重量百分比为1-50％。
在上述方案中，所述氟碳涂料为PVDF或FEVE的氟碳涂料。
在上述方案中，还包括颜料、填料或助剂中的一种或几种。
本发明具有积极的效果：本发明的用于航空航天装备耐温型涂料，石墨烯材料在复合涂料形成的涂覆层中能形成可畅通导电导热的网状结构，而涂料母体成分能均匀良好的分散在网状结构中，最终形成细密、粘附力强的涂覆层，涂装后的涂覆层内部具有良好的电、热传导网络，因而具有良好的导热散热性，从而对被涂装表面形成有效保护层。对航空航天装备进行涂装后，可满足在极端温度条件下的装备应用。经试验检测，本发明的用于航空航天装备耐温型涂料，能够符合航空航天装备的耐温要求，耐温可达-50℃～70℃。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于航空航天装备耐温型涂料，其包括的组分及重量百分比为：利用硅烷偶联试剂改性的纳米石墨烯网状复合材料10％、含氟新型大分子偶联剂5％、磷酸锌5％和聚酯10％和氟碳涂料70％。
其中，硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料的方法为：
将纳米石墨烯网状复合材料分散在1:1甲苯和乙醇的混合溶液中，纳米石墨烯网状复合材料可以采用石墨烯/硅酸纳米线网状的石墨烯粉体材料，超声分散30min，再将硅烷偶联剂加入到反应溶剂中,硅烷偶联剂可以采用硅烷偶联剂550，硅烷偶联剂与纳米石墨烯网状复合材料的重量比为1：20，控温70℃,搅拌反应48h,得到硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料，静置48h,得到硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料溶液；将硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料溶液进行处理后得硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料固体粉末。
其中，含氟新型大分子偶联剂可以采用现有的含氟新型大分子偶联剂。所述含氟新型大分子偶联剂是采用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸丁酯、含氟甲基丙烯酸酯制成的含氟新型大分子偶联剂，用于对纳米石墨烯网状复合材料进行进一步的包覆，其中甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的重量百分比为30％，甲基丙烯酸丁酯的重量百分比为40％，含氟甲基丙烯酸酯的重量百分比为30％。
在上述方案中，所述氟碳涂料为PVDF氟碳涂料。
在上述方案中，还可包含本领域技术人员所知的其他的组分，例如颜料、填料或是助剂，颜料可以选用现有的颜料，填料可以采用滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、二氧化钛等；助剂可以采用消泡剂、润湿剂、分散剂、乳化剂、防沉剂、稳定剂、防结皮剂、流平剂、催干剂、防流挂剂、增塑剂、消光剂、阻燃剂、杀菌剂等。本领域技术人员可根据本发明涂料所需性能如杀菌性能等确定所用其他组分的具体类型及其用量。
实施例2
在实施例1的基础上，一种用于航空航天装备耐温型涂料，其包括的组分及重量百分比为：利用硅烷偶联试剂改性的纳米石墨烯网状复合材料0.5％、含氟新型大分子偶联剂0.1％、磷酸锌1％和聚酯1％和氟碳涂料97.4％。
其中，硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料的方法为：
将纳米石墨烯网状复合材料分散在1:1甲苯和乙醇的混合溶液中，纳米石墨烯网状复合材料可以采用石墨烯/硅酸纳米线网状的石墨烯粉体材料，超声分散30min，再将硅烷偶联剂加入到反应溶剂中,硅烷偶联剂可以采用硅烷偶联剂560，硅烷偶联剂与纳米石墨烯网状复合材料的重量比为1：40，控温90℃,搅拌反应72h,得到硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料，静置72h,得到硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料溶液；将硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料溶液进行处理后得硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料固体粉末。
其中，含氟新型大分子偶联剂可以采用现有的含氟新型大分子偶联剂。所述含氟新型大分子偶联剂是采用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸丁酯、含氟甲基丙烯酸酯制成的含氟新型大分子偶联剂，用于对纳米石墨烯网状复合材料进行进一步的包覆，其中甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的重量百分比为50％，甲基丙烯酸丁酯的重量百分比为30％，含氟甲基丙烯酸酯的重量百分比为20％。
在上述方案中，所述氟碳涂料为FEVE氟碳涂料。
实施例3
在实施例1的基础上，一种用于航空航天装备耐温型涂料，其包括的组分及重量百分比为：利用硅烷偶联试剂改性的纳米石墨烯网状复合材料5％、含氟新型大分子偶联剂5％、磷酸锌5％和聚酯5％和氟碳涂料80％。
其中，硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料的方法为：
将纳米石墨烯网状复合材料分散在1:1甲苯和乙醇的混合溶液中，纳米石墨烯网状复合材料可以采用石墨烯/硅酸纳米线网状的石墨烯粉体材料，超声分散30min，再将硅烷偶联剂加入到反应溶剂中,硅烷偶联剂可以采用硅烷偶联剂570，硅烷偶联剂与纳米石墨烯网状复合材料的重量比为1：50，控温50℃,搅拌反应24h,得到硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料，静置24h,得到硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料溶液；将硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料溶液进行处理后得硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料固体粉末。
其中，含氟新型大分子偶联剂可以采用现有的含氟新型大分子偶联剂。所述含氟新型大分子偶联剂是采用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸丁酯、含氟甲基丙烯酸酯制成的含氟新型大分子偶联剂，用于对纳米石墨烯网状复合材料进行进一步的包覆，其中甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的重量百分比为30％，甲基丙烯酸丁酯的重量百分比为20％，含氟甲基丙烯酸酯的重量百分比为50％。
在上述方案中，所述氟碳涂料为PVDF氟碳涂料。
实施例4
在实施例1的基础上，一种用于航空航天装备耐温型涂料，其包括的组分及重量百分比为：利用硅烷偶联试剂改性的纳米石墨烯网状复合材料10％、含氟新型大分子偶联剂5％、磷酸锌10％和聚酯5％和氟碳涂料70％。
其中，硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料的方法为：
将纳米石墨烯网状复合材料分散在1:1甲苯和乙醇的混合溶液中，纳米石墨烯网状复合材料可以采用石墨烯/硅酸纳米线网状的石墨烯粉体材料，超声分散30min，再将硅烷偶联剂加入到反应溶剂中,硅烷偶联剂可以采用硅烷偶联剂560，硅烷偶联剂与纳米石墨烯网状复合材料的重量比为1：30，控温20℃,搅拌反应30h,得到硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料，静置30h,得到硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料溶液；将硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料溶液进行处理后得硅烷偶联试剂改性纳米石墨烯网状复合材料固体粉末。
其中，含氟新型大分子偶联剂可以采用现有的含氟新型大分子偶联剂。所述含氟新型大分子偶联剂是采用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸丁酯、含氟甲基丙烯酸酯制成的含氟新型大分子偶联剂，用于对纳米石墨烯网状复合材料进行进一步的包覆，其中甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的重量百分比为20％，甲基丙烯酸丁酯的重量百分比为50％，含氟甲基丙烯酸酯的重量百分比为30％。
在上述方案中，所述氟碳涂料为FEVE氟碳涂料。
对比例
将本发明的用于航空航天装备的涂料与现有的用于航空航天装备的氟碳涂料涂覆在待涂覆的材料表面，待到涂层固化后，在不同的极端温度下对涂层性能进行检测，在检测耐温性时，温度范围为-55℃～70℃，从低温到高温反复循环升温，可以循环24次，检测高低温状态下基材反复弯曲20mm后的性能。耐磨性检测为在500g/500r参数下检测涂层的耐磨性。耐蒸馏水检测为，在蒸馏水中浸泡7天，检测涂层性能。得到涂层的性能数据如下表：
检测对象 柔韧性 耐温性 耐磨 耐蒸馏水
对比例 3 裂纹、无剥离 15mg 不起泡、脱落
实施例1 3 无裂纹、剥离 15mg 不起泡、脱落
实施例2 1 无裂纹、剥离 13mg 不起泡、不脱落
实施例3 3 无裂纹、无剥离 15mg 不起泡、不脱落
实施例4 3 无裂纹、无剥离 13mg 不起泡、不脱落
通过上述的检测数据可以看出，本发明的用于航空航天装备耐温型涂料，在-50℃～70℃的温度范围内，反复循环升温24次，并弯曲后，无裂纹无剥离，耐温性能有明显提高，柔韧性、耐磨性和耐蒸馏水性能与现有的用于航空航天装备耐温型涂料的性能相当，因而，更能适应航空航天装配的涂层的应用需求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于航空航天装备耐温型涂料，其特征在于，其包括的组分及重量百分比为：利用硅烷偶联试剂改性的纳米石墨烯网状复合材料0.5%～10%、含氟新型大分子偶联剂0.1%～5%、磷酸锌1%～5%、聚酯1%～10%和氟碳涂料60～95%。
2.根据权利要求1所述的用于航空航天装备耐温型涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为550、560、570中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的用于航空航天装备耐温型涂料，其特征在于：所述纳米石墨烯网状复合材料为石墨烯/硅酸纳米线网状的石墨烯粉体材料。
4.根据权利要求1所述的用于航空航天装备耐温型涂料，其特征在于：所述纳米石墨烯网状复合材料中，硅烷偶联剂与纳米石墨烯材料的重量比为1：20-1：50。
5.根据权利要求1所述的用于航空航天装备耐温型涂料，其特征在于：所述含氟新型大分子偶联剂是采用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸丁酯、含氟甲基丙烯酸酯制成的含氟新型大分子偶联剂，用于对纳米石墨烯网状复合材料进行进一步的包覆，其中甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的重量百分比为1-50%，甲基丙烯酸丁酯的重量百分比为1-50%，含氟甲基丙烯酸酯的重量百分比为1-50%。
6.根据权利要求1所述的用于航空航天装备耐温型涂料，其特征在于：所述氟碳涂料为PVDF或FEVE的氟碳涂料。
7.根据权利要求1所述的用于航空航天装备耐温型涂料，其特征在于：还包括颜料、填料或助剂中的一种或几种。
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